Deformación superficial en la ciudad de Santo Domingo usando small baseline subset (SBAS)

José Ramón Martínez Batlle
Universidad Autónoma de Santo Domingo

II Congreso Internacional de la
Sociedad Dominicana de Física
CI-SoDoFi 2021 (20/ene/2021)
https://geofis.github.io/sd-sbas/

Motivation

CORS RDSD

LOS displacement using two S1 scenes SNAP

Context

SRTM DEM

Geological map (Servicio Geológico Nacional, 2020)

InSAR and derivatives

“Image of an earthquake”, Massonnet et al., Nature (1993)

Co-seismic interferogram (wrapped phase, Sentinel 1), earthquake 29/Dec/2020 (M6.4) near Petrinja & Sisak, Croatia. Each fringe ~2.8cm of deformation in the satellite line-of-sight

Mapping the global threat of land subsidence

Platforms-Missions. Elliott et al., Nat. Comm. (2016)

Interferogram

https://www.ga.gov.au/scientific-topics/positioning-navigation/geodesy/geodetic-techniques/interferometric-synthetic-aperture-radar

Contributions to phase (Sandwell, Mellors, Tong, Wei, & Wessel, 2011)

Forming interferograms in GMTSAR

Workflow in GMTSAR, 2-pass processing (Sandwell et al., 2011)

Materials and methods

SBAS

  • This technique uses a combination of DInSAR produced by data pairs on a small orbital separation (baseline) in order to limit the spatial decorrelation

  • Possibly, more than one independent acquisition subset will be generated; thus, the latter have to be ‘linked’ each others.

  • Independent SAR acquisition datasets, separated by large baselines, are linked by the application of the SVD method, increasing the observation temporal sampling rate

(Berardino, Fornaro, Lanari, & Sansosti, 2002; Casu, Manconi, Pepe, & Lanari, 2011)

Athmospheric delay example (Barahona). S1A 17/Sep ’16 — S1B 17/Oct ’16

Scenes

18 escenas, 42 interferogramas

u-blox GNSS receiver

  • TESTED with recent SBAS, not used for the 2016-2018 time-series.

Parts list

Fecha Parte Precio
7/jul/2019 Raspberry Pi 3 B+ US$38
8/jul/2019 u-blox NEO-M8T US$75
16/jul/2019 Pantalla táctil Waveshare 480x320 US$33
17/ago/2019 Atenna TOPGNSS (sustituyó antena u-blox) US$53
18/ago/2019 Impresión 3D de caja, repo GitHub de Taroz US$37
17/ago/2019 2 Baterías 8800mAh NP-F970 (Sony) con cargador US$38
21/ago/2019 Adaptador para batería, conversor a ~5V, cables US$28
13/sep/2019 Trípode US$45
25/oct/2019 Palo 2 m con nivel de burbuja US$65
Total sin ensamblar US$161
Total ensamblada US$302
Total ensamblada con trípode US$347
Total ensamblada con trípode y palo US$412

Results

  • Al menos cuatro áreas de la ciudad con fuertes señales de alejamiento en la línea de observación del sensor; barrios densamente poblados de la llanura de inundación del río Ozama.

  • Una señal muy intensa y concentrada en área pequeña, próximo a cañada, sector Las Malvinas.

  • Las velocidades de alejamiento máximas obtenidas fueron de ~60 mm/año, con valores promedio de ~40 mm/año.

42 interferogramas

Velocity map

Validation of corrected time-series with CORS-RDSD

https://geofis.xyz/lm/index.php/view/map/?repository=sbassd1618&project=lizmap

Discussion

  • Aunque se requieren más observaciones (+tracks, +comprobación de terreno), las señales observadas en la llanura de inundación del río Ozama son atribuibles a subsidencia, aunque las causas de ésta podrían ser varias (e.g. extracción de agua subterránea, asentamiento de sedimentos no consolidados).
Velocity map

  • La señal en el sector Las Malvinas, es atribuible a asentamiento de materiales de relleno de cañada.

Velocity map

  • Estos hallazgos son relevantes para los habitantes de estos barrios, dado que, con el tiempo, las inundaciones tenderían a amplificarse y los cimientos de las infraestructuras sensibles podrían afectarse (e.g. Teleférico de Santo Domingo).

  • URL de la presentación: https://geofis.github.io/sd-sbas/

  • Correo: jmartinez19@uasd.edu.do

References

Berardino, P., Fornaro, G., Lanari, R., & Sansosti, E. (2002). A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential sar interferograms. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 40(11), 2375–2383.

Casu, F., Manconi, A., Pepe, A., & Lanari, R. (2011). Deformation time-series generation in areas characterized by large displacement dynamics: The sar amplitude pixel-offset sbas technique. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 49(7), 2752–2763.

Sandwell, D., Mellors, R., Tong, X., Wei, M., & Wessel, P. (2011). An insar processing system based on generic mapping tools. UC San Diego: Scripps Institution of Oceanography Technical Report.

Servicio Geológico Nacional. (2020). Mapa geológico de la república dominicana, escala 1:250,000. Retrieved December 31, 2020, from https://sgn.gob.do/images/docs/mapa_geologico.pdf